Nya nanopartiklar utvecklade av forskare vid ETH Zürich och Empa upptäcker multiresistenta bakterier som gömmer sig i kroppens celler och dödar dem. Forskarnas mål är att utveckla ett antibakteriellt medel som är effektivt där konventionella antibiotika förblir ineffektiva.

I kapprustningen "mänskligheten mot bakterier, "Bakterier ligger för närvarande före oss. Våra tidigare mirakelvapen, antibiotika, misslyckas allt oftare när bakterier använder knepiga manövrar för att skydda sig mot effekterna av dessa droger. Vissa arter drar sig till och med tillbaka in i mänskliga celler, där de förblir "osynliga" för immunsystemet. Dessa särskilt fruktade patogener inkluderar multiresistenta stafylokocker (MRSA), som kan orsaka livshotande sjukdomar som sepsis eller lunginflammation.

För att spåra bakterierna i deras gömställen och eliminera dem, ett team av forskare från ETH Zürich och Empa utvecklar nu nanopartiklar som använder ett helt annat verkningssätt än konventionella antibiotika:medan antibiotika har svårt att penetrera mänskliga celler, dessa nanopartiklar kan penetrera membranet hos drabbade celler. Väl där, de kan bekämpa bakterierna.

Bioglas och metall

Teamet ledd av Inge Herrmann, en professor i nanopartikelsystem vid ETH Zürich och forskare vid Empa i St. Gallen, använd ceriumoxid, ett material med antibakteriella och antiinflammatoriska egenskaper i sin nanopartikelform. Forskarna kombinerade ceriumoxiden med ett bioaktivt keramiskt material som kallas bioglas och syntetiserade nanopartikelhybrider från de två materialen.

I cellodling och med elektronmikroskopi, de undersökte interaktionerna mellan hybridnanopartiklarna, mänskliga celler och bakterier. När forskarna behandlade celler infekterade med bakterier med nanopartiklar, bakterierna inuti cellerna började lösas upp. Dock, om forskarna specifikt blockerade upptaget av hybridpartiklarna i cellerna, den antibakteriella effekten var borta.

Resistensutveckling mindre sannolikt

Partiklarnas exakta verkningssätt är ännu inte helt förstått. Det har visat sig att även andra metaller har antimikrobiella effekter. Dock, cerium är mindre giftigt för mänskliga celler än, till exempel, silver. Forskare antar för närvarande att nanopartiklarna påverkar bakteriens cellmembran, skapa reaktiva syrearter som leder till att bakterierna förstörs. Eftersom cellmembranet hos mänskliga celler är strukturerat annorlunda än bakteriers, våra celler påverkas inte av denna process.

Forskarna tror att det är mindre sannolikt att resistens utvecklas mot en mekanism av detta slag. Nästa, forskarna siktar på att analysera partiklarnas interaktioner i infektionsprocessen mer i detalj för att ytterligare optimera strukturen och sammansättningen av nanopartiklarna. Deras mål är att utveckla ett enkelt och robust antibakteriellt medel som är effektivt inuti infekterade celler.